Понятие о горстах и грабенах

Вопрос 29. Понятие о горстах и грабенах

ГОРСТ (нем. Horst — гнездо) — участок земной коры, резко приподнятый над окружающей местностью по вертикальным или крутонаклонным тектоническим разломам (сбросам) до нескольких сотен и даже тысяч метров в высоту, длиною в десятки сотен километров при ширине в десятки километров с крутыми склонами, например Сьерра Невада в Испании с высотой до 2000 м при ширине 90 км.

ГРАБЕН (нем. Graben — ров) — участок земной коры, опущенный относительно окружающей местности по крутым или вертикальным тектоническим разломам. Длина грабена достигает сотен километров при ширине в десятки и сотни километров. Места обычных образований грабенов в зонах растяжения земной коры (рифтовые зоны). Величайшая система грабенов в Восточной Африке находится вдоль озер Виктория, Ньясса, Танганьика. В России — это Байкал, Баргузинская впадина.

Горст (от нем. Horst) — дислокация, приподнятый, обычно вытянутый участок земной коры, образовавшийся вследствие тектонических движений. Ограничен круто наклонёнными разломами. Примерами горста являются горы Гарц, Шварцвальд, Вогезы, Сьерра-Невада, Беласица и др.

Грабен (англ. graben, ров) — дислокация, участок земной коры, опущенный относительно окружающей местности по крутым или вертикальным тектоническим разломам. Грабенами называются участки земной коры, опущенные системе сбросов. Сбросом называется разрывное смещение, при котором висячее крыло движется вниз по круто падающей плоскости смесителя в направлении, близком к вертикальному. Длина грабенов достигает сотен километров при ширине в десятки и сотни километров. Места обычных образований грабенов в зонах растяжения земной коры (рифтовые зоны). Величайшая система грабенов в Восточной Африке находится вдоль озер Виктория, Ньяса, Танганьика. В России большой провал (грабен) образовавшийся по разломам, представляет собой котловина глубокого озера Байкал, также известна Баргузинская впадина.

Горст - приподнятый 

Грабен - опущенный

Грабеном (нем. "graben" - копать) называется структура, ограниченная с двух сторон сбросами. (рис. 3, 4)

 Совершенно своеобразный тектонический тип представляют узкие впадины проседания типа Байкала, Осло, верхней долины Рейна, Восточноафриканских грабенов. На единство этих геологических структур указал Н.С. Шатский (1932).

Первоначальные представления  об образовании Байкальской впадины  были высказаны еще П. Далласом, считавшим, что одновременно с поднятием  берегов Байкала произошло оседание его дна. И.Д. Черский (1886) считал, что впадина, занятая Байкалом, представляет крутую синклинальную складку, возникшую в раннем палеозое или древнее. В.А. Обручев в 1897 г. (1937, стр. 559) пришел к выводу, что впадина Байкала вместе с целой системой забайкальских депрессий представляет сложную цепь грабенов, образовавшихся при расколах жесткой глыбы байкальского кристаллического массива. При этом он рассматривал впадину Байкала не как изолированное образование, а как наиболее крупный грабен среди целой системы впадин, развитых на большой территории. Изучавший Африканские грабены Дж. Грегори (1921) и другие исследователи (Пикард, 1939) также пришли к выводу об образовании узких впадин путем обрушения земной коры по параллельным сбросам. Г. Клоос (1939) связал грабены с формированием сводовых поднятий и обрушением замковых частей сводов

Грабен - ГРАБЕН, вытянутый  опущенный участок земной коры, ограниченный двумя или несколькими СБРОСАМИ. Провинции Бейзин и Рендж в штатах Юта и Невада, США, состоят из грабенов и горстов, образующих осадочные бассейны рек и горных хребтов. Обнаруженные на земной поверхности длинные грабены называются также РИФТОВЫМИ ДОЛИНАМИ (например, Большая Рифтовая долина в Восточной Африке).

Грабен (нем. Graben, буквально — ров) участок земной коры, опущенный по крутым, нередко вертикальным разрывам, обычно сбросам, относительно окружающих участков. Система величайших в мире Г. проходит на В. Африки (см. Восточно-Африканская зона разломов). В Западной Европе крупнейшим Г. является долина р. Рейн. Подобные Г. планетарного масштаба названы рифтами; Г., осложнённые по краям дополнительными разрывами, создающими ступени, называются сложными.

    Что такое «грабен»? В переводе с немецкого это слово означает «ров». В геологии под «грабеном» понимается участок земной коры, опустившейся по тектоническим разрывам (сбросам) по отношению к смежным участкам. Грабены образуются обычно на участках сводовых поднятий или в районах, где земная кора испытывает деформации растяжения. Вполне понятно, что подобные образования чаще встречаются в горных странах, где наиболее интенсивно происходили и происходят тектонические движения земной коры. Например, глубочайшее в мире озеро Байкал является грабеном, который заполнился пресной водой впадающих в него 336 рек (Ангара, как известно, единственная река, питающаяся водами Байкала). Протяженность Байкальского грабена более 600 километров, средняя ширина около 50 километров. Всем известное Красное море, отделяющее Африканский материк от Аравийского полуострова, также является гигантским грабеном протяженностью 2000 километров, шириной 250.

Грабеном называется блок горных пород, ограниченный разрывными нарушениями и опущенный относительно смежных с ним блоков.

К грабенам нередко приурочены речные долины, а на дне океанов- -подводные рифы(долины). Грабены часто ослажняют своды складок.

Они сопутствуют почти  всем соляным куполам Северного Прикаспия.

Горстом называется ограниченный разрывными нарушениями блок горных пород, поднятый относительно смежных  с ним блоков.

Горсты могут быть тесно  связанны с антиклинальными складками, а также могут быть самостоятельными структурными формами.

а –Горсты; в-Грабены;.

Вопрос 36. Классификация складок по возрасту пород в ядре.

СКЛАДКИ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ

Складками называют волнообразные изгибы в слоистых толщах, образующиеся при пластических деформациях горных пород.

Совокупность складок  составляет складчатость.

Среди складок выделяются две основные разновидности — антиклинальные и синклинальные. Антиклинальными складками (антиклиналями) называются изгибы, в центральных частях которых располагаются наиболее древние породы относительно их краевых; периферических частей. В синклинальных складках (синклиналях) центральные их части сложены породами более молодыми по сравнению с породами, слагающими их краевые части.

В складке выделяются следующие  элементы. Часть складки в месте  перегиба слоев называется замком, сводом или ядром (рис. 8, 1—2; 3—4; 5—6; 7—8). Термин «ядро складки» употребляется при характеристике пород, слагающих центральные части складки. При описании формы перегиба слоев употребляются термины «свод» или «замок». Части складок, примыкающие к своду (замку), называются крыльями (2—3; 4—5; 6—7). У смежных антиклинали и синклинали одно крыло является общим. Угол, образованный линиями, являющимися продолжением крыльев складки, называется углом складки α.

Осевой поверхностью складки называется поверхность, проходящая через точки перегиба слоев, составляющих складку.

Осевой линией складки, или осью складки, называется линия пересечения осевой поверхности с поверхностью рельефа. Осевая линия характеризует ориентировку складки в плане. Ее положение определяется азимутом простирания.

Шарнир – это линия перегиба складки. Пространственное положение шарнира (азимут погружения и угол погружения) может быть замерено и вынесено на геологическую карту.

Гребневой  поверхностью называется поверхность, соединяющая самые высокие точки расположения слоев, образующих складку. Гребень складки представляет собой линию пересечения гребневой поверхности с кровлей или подошвой любого из слоев складки (рис.9).

Зеркало складок – это поверхность (плоскость), соединяющая шарниры группы складок по одной стратиграфической поверхности. Ориентировка зеркал складок также может быть замерена в поле и вынесена на геологическую карту.

Знаки, используемые для  обозначения элементов складок  и примеры их выделения на карту (план) приведены на рис.6.

Размеры складок характеризуются  длиной, шириной и высотой. Длина складки — это расстояние вдоль осевой линии между смежными перегибами шарнира. Ширина складки (или горизонтальный размах) составляется из расстояния между осевыми линиями двух соседних антиклиналей или синклиналей. Высотой складки (или вертикальным размахом) называется расстояние по вертикали между замком антиклинали и замком смежной с ней синклинали, измеренное по одному и тому же слою (рис. 10).

Разнопорядковые складчатые структуры. Складки в метаморфических комплексах закономерно организованы. Обычно в складчатых структурах выделяются одновозрастные складки нескольких порядков (разного масштаба и размера).

Осевые поверхности разнопорядковых одновозрастных складок близпараллельны.

Положение зеркала мелких складок (складки более высокого порядка) маркирует залегание поверхности  крыла и свода следующей по масштабу (более крупной) складки  – складки более низкого порядка (рис.11.).

МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ  СКЛАДОК

Классификации складок строятся на различных принципах. В основу классификации может быть положена форма складок или их происхождение. Классификация, в которой складки  разделены по форме, называется морфологической; классификация, отражающая условия  образования складок, носит название генетической. Морфологическая и  генетическая классификации учитывают  различные свойства складок и  поэтому отнюдь не исключают, а дополняют  друг друга.

В морфологической классификации  складки делятся по ряду признаков.

I. По положению осевой поверхности выделяют:

А. Симметричные складки с вертикальной осевой поверхностью и одинаковыми углами наклона крыльев (рис. 12, 1).

Б. Асимметричные складки с наклонной или горизонтальной осевой поверхностью и различными углами наклона крыльев (рис. 12, 2). В свою очередь они могут быть разделены на четыре вида:

1) наклонные складки с падением крыльев в противоположные стороны различными углами и наклонной осевой поверхностью (рис. 12, 3).

2) опрокинутые складки с крыльями, наклоненными в одну и ту же сторону, и наклонной осевой поверхностью (рис. 12, 4). В опрокинутых складках различаются нормальные и опрокинутые (или подвернутые) крылья (рис. 12, 5): в нормальном крыле породы залегают нормально, т. е. молодые отложения располагаются выше древних; в опрокинутом, подвернутом крыле соотношение между древними и молодыми породами ненормальное — древние породы залегают выше молодых;

3) лежачие складки с горизонтальным положением осевых поверхностей (рис. 12, 7);

4) ныряющие, или перевернутые, складки с осевой поверхностью, изогнутой до обратного падения (рис. 12, 8).

II. По отношению между крыльями складок выделяются:

1) обычные, или нормальные, складки с падением крыльев в различные стороны (рис. 13, а);

2) изоклинальные складки с параллельным расположением крыльев. При вертикальном расположении крыльев изоклинальные складки называются прямыми, при наклонных крыльях — опрокинутыми (рис. 13, б, в);

3) веерообразные складки с веерообразным расположением слоев. Ядра веерообразных складок нередко оказываются пережатыми, т. е. отделенными от остальных их частей (рис. 13, г, д).

III. По форме замка различаются (рис. 14):

1) острые складки, с углом складки меньше 90°;

2) тупые складки, с углом складки больше 90°;

3) сундучные (или коробчатые) складки, с плоскими замками и крутыми крыльями.

IV. По соотношению мощностей слоев на крыльях и в сводах складок выделяются:

1) подобные складки, у которых мощность слоев на крыльях меньше мощности в сводах, а форма замка не меняется с глубиной (рис.15, I);

2) концентрические складки с одинаковой мощностью слоев в своде и на крыльях. С глубиной радиус кривизны свода таких складок изменяется и антиклинали становятся более резкими, а синклинали расплываются (рис. 15, II). В природе развиты преимущественно подобные складки. Однако различие в мощностях на своде и на крыльях подобных складок бывает обычно настолько незначительным, что на разрезах чаще  изображаются   концентрические складки, так как изменения в мощностях на разрезах не всегда могут быть отражены;

3) антиклинальные складки с утоненными замками (рис. 15, III). В складках этого вида мощности пород в сводах меньше, чем на крыльях, вследствие чего для них характерно увеличение угла падения на крыльях с глубиной. Синклинальные складки подобной формы не встречаются;

4) синклинальные складки с повышенными мощностями пород в замках (рис. 15, IV). Как и в антиклинальных скаладках с утоненными замками, в описываемом виде складок углы наклона крыльев увеличиваются с глубиной.

По соотношению длиной оси складки (длины) к ее короткой оси (ширине) различают: линейные, брахиформные и куполовидные.

Линейными называются складки, у которых отношение длины к ширине больше трех. Складки, у которых это отношение меньше трех, называются брахиформными (брахиантиклиналями и брахисинклиналями). В случае приблизительно одинаковых поперечных размеров складки называются куполовидными, а синклинальные складки этого вида — чашевидными.

На положение складок  в земной коре большое влияние  оказывают их шарниры. На поверхности  Земли при горизонтальных шарнирах крылья складок параллельны осевой линии. Там, где шарнир погружается  или воздымается, слои огибают осевую линию. Участки антиклинальных складок, на которых шарнир наклонен, носят  название периклинального замыкания. Слои на таких участках падают в стороны от ядра складки. В синклинальных складках части складок, обладающих наклонным шарниром, называются центриклинальным замыканием. В этом случае слои, огибая ось складки, наклонены к ее ядру.

МЕХАНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ  ОБРАЗОВАНИЯ СКЛАДОК

Форма и размеры изгибов  горных пород, возникающих при пластических деформациях, зависят от очень многих условий. Основное значение имеют: физические свойства пород, динамическая и кинематическая обстановка, характер возникающих в  породах напряжений и состояние  внешней среды.

Среди всего многообразия изгибов могут быть выделены три  типа складок: складки продольного  изгиба, складки поперечного изгиба и складки течения.

Продольный изгиб вызывается силами, действующими вдоль слоистости (рис. 17, а). При этом происходит перемещение вещества, направленное параллельно поверхности наслоения.

Складки, возникающие при  сдвиге, под воздействием противоположно направленных сил имеют все характерные  черты, свойственные складкам продольного  изгиба, но обладают хорошо заметным наклоном в сторону действия активных сил (рис. 17, б).

При поперечном равномерном  изгибе породы испытывают растяжение, а не сжатие. Образованию складок  на начальных стадиях и в этом случае способствует скольжение слоев, но направленное иначе чем в складках продольного изгиба (рис. 17, г).

Изгибы, связанные с течением, обычно возникают при неравномерных  перемещениях вещества из участков с  большим давлением к участкам, на которых давление относительно меньше.

В верхних зонах земной коры, в условиях сравнительно невысоких  температур и давления, течение свойственно  только высокопластичным горным породам: солям, гипсам, углям, известнякам, глинам, насыщенным водой.

Складки течения обладают особенно неправильными формами  с многочисленными раздувами, утонениями и пережимами слоев (рис. 17, д).

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ  СКЛАДОК

Геологическая обстановка, в которой происходит образование  складок, весьма различна. Наиболее широко распространены складки, связанные  с эндогенными процессами, в этом случае возникает эндогенная складчатость, или складчатость тектонического происхождения. Значительно реже, главным образом  в самой верхней части земной коры, возникают складки, обусловленные  экзогенными процессами. В таких  условиях образуется экзогенная складчатость, или складчатость нетектонического генезиса.

Эндогенная складчатость

В эндогенной складчатости выделяются две подгруппы: конседиментационная складчатость, или складчатость, возникающая параллельно с накоплением осадков, и постседиментационная, или наложенная складчатость, развивающаяся позже образования пород.

Классификация складчатости:

1. Складчатость тектонического происхождения (эндогенная):

1.1. Конседиментационная:

Складки погружения;

Складки, связанные с неравномерными вертикальными движениями;

1.2. Постседиментационная (наложенная):

1.2.1. поверхностная:

Складки регионального сдавливания;

Складки облекания (глыбовые, отраженные);

Складки гравитационного  скольжения;

Приразрывные складки;

Складки, связанные с внедрением магмы;

Диапировые складки;

1.2.2. глубинная:

Складки вертикального течения;

Складки горизонтального  течения;

2. Складчатость нетектонического происхождения (экзогенная):

Подводно-оползневые складки, образующиеся при оползании осадков  на дне бассейна;

Наземно-оползневые складки, образующиеся при оползневых процессах;

Складки, обусловленные деформациями при эпигенезе и диагенезе  осадков (уплотнение, разбухание, дегидратация);

Складки, вызываемые разгрузкой от вышележащих толщ;

Складки обрушений, связанные  с карстовыми явлениями, провалами  и т.п.;

Складки, вызываемые напором  ледников (гляциодислокации);

Первичные наклоны и изгибы, вызываемые неровностями поверхности  накопления осадков (структуры облекания);

Первичные наклоны и изгибы в покровах эффузивных пород;

Первичные наклоны, связанные  с различной скоростью накопления осадков или неравной мощностью  пород.

Конседиментационная складчатость.

Складки погружений возникают при относительно равномерных опусканиях (фундамента), на котором происходит накопление осадков.

Постседиментационная (наложенная) складчатость.

Складки, сложенные породами, образовавшимися при перекристаллизации первоначального их состава в  процессе складчатости, следует называть глубинными. Складки, развивающиеся в верхних зонах земной коры, при образовании которых не происходит существенных изменений в, первоначальном составе пород, называются поверхностными.

Складки регионального  сдавливания (общего смятия, по В. В. Белоусову) образуются при продольном изгибе деформирующихся толщ под влиянием сил, действующих на огромных территориях параллельно поверхности Земли.

Складки облекания (отраженные складки, по В. Е. Хаину; глыбовые складки, по В. В. Белоусову) представляют собой поперечные изгибы в верхнем структурном этаже (или осадочном чехле), образующиеся при глыбовых перемещениях нижнего структурного этажа — фундамента.

Антиклинальные и синклинальные  складки, разделенные продольными  разрывами (обычно сбросами или взбросами), с уплощенными или плоскими замками и сравнительно крутыми крыльями. Такие глыбовые складки получили название горст - антиклиналей и грабен - синклиналей.

Складки гравитационного  скольжения образуются на склонах поднятий под действием гравитационных сил.

Складки, связанные  с разрывами (приразрывные складки). При перемещении пород вверх по наклонным разрывам, главным образом по взбросам и надвигам, в нижнем лежачем крыле развиваются горизонтально или наклонно ориентированные силы, вызывающиеся давлением висячего крыла. Эти силы могут обусловить образование складок продольного изгиба в нижнем опущенном крыле разрыва, интенсивность и форма которых зависят от амплитуды перемещения и угла наклона сместителя.

Складки, связанные  с перемещениями магмы в земной коре. Вблизи контактов многих массивов интрузивных пород, возникших как на значительных глубинах в виде батолитов, так и в непосредственной близости от поверхности в форме небольших тел, во вмещающих породах наблюдаются складки продольного или, реже, поперечного изгиба, оси которых ориентированы согласно с контурами интрузивных массивов.

Диапировые складки, или складки протыкания представляют собой антиклинальные структуры, образующиеся в результате внедрения пластичных горных пород в окружающие их менее пластичные и более хрупкие толщи.

Силы, вызывающие образование  глубинной складчатости, могут действовать  в горизонтальном или вертикальном направлениях. Горизонтальные силы обусловливают  формирование складчатости вертикального  течения, вертикальные силы — складчатости горизонтального течения.

Простейшими видами складок  являются антиклинали и синклинали

У антиклинали изгиб слоев  обращен выпуклостью вверх, у  синклинали выпуклостью вниз.

В каждой складке различают  ее элементы. Боковые поверхности  складки называются крыльями; зона, в которой сходятся крылья,  характеризующаяся  максимальной кривизной, -замком, или сводом складки; биссекторная плоскость угла между крыльями складки- -осевой плоскостью; линия пересечения осевой плоскости с замком- -шарниром, а проекция шарнира на поверхность Земли-осью складки.

Осевой поверхностью называют поверхность, проходящую через шарниры  всех слоев, слогающих складку.

Толща горных пород, лежащая  в перегибе антиклинальной или синклинальной  складок, является ядром складки.

В ядре антиклинали залегают наиболее древние породы, в ядре синклинали-наоборот, наиболее молодые.

Окончания антиклинальных складок  называют переклинальными, а синклинальных-центриклинальными.

Длиной складок считается  расстояние между их переклинальными или центриклинальными окончаниями, шириной- расстояние между осевыми поверхностями в поперечном сечении, ограничивающими складку.

В складках, развитых в пределах складчатых областей, наблюдаются пластические перемещения некоторых горных пород, ведущие к увеличению мощности слоев  на сводах складок.

Складки в этих областях расположены параллельными рядами, причем антиклинали чередуются с  сопряженными с ними синклиналями, что соответствует полной складчатости.

По морфологическим признакам  выделяют: линейные складки с соотношением длины к ширине более чем 10:1, брахиантиклинальные  и брахисинклинальные складки с  соотношением длины к ширине от 10:1 до 2, 5:1.

На окраинах складчатой области  длина складок уменьшается и они могут иметь почти округлую форму (купола).

Брахиантиклинальная складка:

Тип структуры-морфологический, присущий платформенным областям,  соотношение длины к ширине от 5:1 и менее.

В этом особенность определения  данной геологической структуры.

Вопрос 58. Объяснить, что такое блеск минералов. Все минералы, предусмотренные программой, разделить по видам блеска, как указано в таблице 1.

Таблица 1.

Блеск минерала – качественная характеристика отраженного минералом  света. Некоторые непрозрачные минералы сильно отражают свет и имеют металлический  блеск. Это характерно для рудных минералов, например, галенита (минерал  свинца), халькопирита и борнита (минералы меди), аргентита и акантита (минералы серебра). Большинство минералов поглощают или пропускают значительную часть падающего на них света и обладают неметаллическим блеском. Некоторые минералы имеют блеск, переходный от металлического к неметаллическому, который называется полуметаллическим.

Минералы с неметаллическим  блеском обычно светлоокрашенные, некоторые  из них прозрачны. Часто бывают прозрачными  кварц, гипс и светлая слюда. Другие минералы (например, молочно-белый кварц), пропускающие свет, но сквозь которые  нельзя четко различить предметы, называют просвечивающими. Минералы, содержащие металлы, отличаются от прочих по светопропусканию. Если свет проходит сквозь минерал, хотя бы в самых тонких краях зерен, то он, как правило, нерудный; если же свет не проходит, то он – рудный. Бывают, впрочем, и исключения: например, светлоокрашенный сфалерит (минерал цинка) или киноварь (минерал ртути) нередко прозрачны или просвечивают.

Минералы различаются  по качественным характеристикам неметаллического блеска. Глина имеет тусклый землистый  блеск. Кварц на гранях кристаллов или  на поверхностях излома – стеклянный, тальк, разделяющийся на тонкие листочки по плоскостям спайности, – перламутровый. Яркий, сверкающий, как у алмаза, блеск называется алмазным.

Когда свет падает на минерал  с неметаллическим блеском, то он частично отражается от поверхности  минерала, а частично преломляется на этой границе. Каждое вещество характеризуется  определенным показателем преломления. Поскольку этот показатель может  быть измерен с высокой точностью, он является весьма полезным диагностическим  признаком минералов.

Характер блеска зависит  от показателя преломления, а оба  они – от химического состава  и кристаллической структуры  минерала. В общем случае прозрачные минералы, содержащие атомы тяжелых  металлов, отличаются сильным блеском  и высоким показателем преломления. К этой группе относятся такие  распространенные минералы, как англезит (сульфат свинца), касситерит (оксид  олова) и титанит, или сфен (силикат  кальция и титана). Минералы, состоящие  из относительно легких элементов, также  могут иметь сильный блеск  и высокий показатель преломления, если их атомы плотно упакованы и  удерживаются сильными химическими  связями. Ярким примером является алмаз, состоящий только из одного легкого  элемента углерода. В меньшей степени  это справедливо и для минерала корунда (Al2O3), прозрачные цветные разновидности  которого – рубин и сапфиры  – являются драгоценными камнями. Хотя корунд состоит из легких атомов алюминия и кислорода, они так крепко связаны  между собой, что минерал имеет  довольно сильный блеск и относительно высокий показатель преломления.

Некоторые блески (жирный, восковой, матовый, шелковистый и др.) зависят  от состояния поверхности минерала или от строения минерального агрегата; смоляной блеск характерен для многих аморфных веществ (в том числе  минералов, содержащих радиоактивные  элементы уран или торий).